(PhysOrg.com) - De flesta skulle vilja kunna ladda sina mobiltelefoner och annan personlig elektronik snabbt och inte för ofta. En ny upptäckt gjord av UC San Diego ingenjörer kan leda till kol-nanorörbaserade superkondensatorer som kan göra just detta.

I ny forskning har publicerad i Tillämpad fysikbokstäver , Prabhakar Bandaru, professor vid UCSD Institutionen för mekanisk och rymdteknik, tillsammans med doktoranden Mark Hoefer, har funnit att artificiellt införda defekter i nanorör kan hjälpa utvecklingen av superkondensatorer.

"Även om batterier har stor lagringskapacitet, de tar lång tid att ladda; medan elektrostatiska kondensatorer kan ladda snabbt men vanligtvis har begränsad kapacitet. Dock, superkondensatorer/elektrokemiska kondensatorer innehåller fördelarna med båda, Sa Bandaru.

Kolnanorör (CNT) har i allmänhet hyllats som ett av 2100 -talets undermaterial och har allmänt erkänts som inledningen till nanoteknikrevolutionen. De är cylindriska strukturer, med diametrar på 1 till 100 nanometer, som har föreslagits ha enastående strukturell, kemisk, och elektriska, egenskaper baserat på deras atomiskt perfekta strukturer med ett stort förhållande yta till volym. Dock, defekter är oundvikliga i en sådan praktisk struktur, en aspekt som först undersöktes av UCSD -ingenjörsexamen Jeff Nichols och sedan utökades väsentligt av Hoefer i Bandarus laboratorium.

"Vi insåg först att defekta CNT kan användas för energilagring när vi undersökte deras användning som elektroder för kemiska sensorer, "Sade Hoefer." Under våra inledande tester märkte vi att vi kunde skapa laddade defekter som skulle kunna användas för att öka CNT:s laddningsmagasin. "

Specifikt, defekter på nanorör skapar ytterligare laddningsplatser som förbättrar den lagrade laddningen. Forskarna har också upptäckt metoder som kan öka eller minska laddningen i samband med defekterna genom att bombardera CNT:erna med argon eller väte.

"Det är viktigt att kontrollera denna process noggrant eftersom för många defekter kan försämra den elektriska konduktiviteten, vilket är anledningen till användningen av CNT i första hand. God konduktivitet hjälper till med effektiv laddningstransport och ökar effekttätheten för dessa enheter, "Tillade Bandaru.

"Redan från början det är intressant att CNT, som nominellt anses vara perfekta, kan vara användbart med så många införlivade defekter, " han lade till.

Forskarna tror att energitätheten och effekttätheten som erhålls genom deras arbete kan vara praktiskt taget högre än befintliga kondensatorkonfigurationer som lider av problem i samband med dålig tillförlitlighet, kosta, och dåliga elektriska egenskaper.

Bandaru och Hoefer hoppas att deras forskning kan få stora konsekvenser för energilagring, dagens ämne. "Vi hoppas att vår forskning kommer att väcka framtida intresse för att använda CNT som elektroder för laddningsenheter med större energi och effekttäthet, "Sa Hoefer.

Medan mer forskning fortfarande behöver göras för att räkna ut potentiella tillämpningar från denna upptäckt, ingenjörerna föreslår att denna forskning kan leda till en mängd olika kommersiella tillämpningar, och hoppas att fler forskare och ingenjörer kommer att tvingas arbeta inom detta område, Sa Bandaru.

Under tiden, Hoefer sa att denna typ av forskning kommer att hjälpa bränsle hans framtida ingenjörskarriär.

"Det är anmärkningsvärt hur nuvarande verktyg och enheter blir allt effektivare och ännu mindre på grund av upptäckter gjorda på nanoskala, "sa han." Min tid som jag ägnat åt att undersöka CNT och deras potentiella användningsområden på Jacobs -skolan kommer att förbereda mig för min karriär, eftersom framtida forskning kommer att fortsätta trenden med miniatyrisering samtidigt som effektiviteten ökar. "

Mer information: ”Bestämning och förbättring av kapacitansbidragen i kolnanorörbaserade elektrodsystem, ”Tillämpad fysikbokstäver. M. Hoefer och P.R. Bandaru.

Källa:University of California - San Diego (nyheter:webb)